计算机图像处理基础知识.ppt
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1、关于计算机图像处理基础关于计算机图像处理基础知识知识现在学习的是第1页,共54页授课内容简介授课内容简介v了解数字图像处理的概念了解数字图像处理的概念v了解计算机图像处理的历史了解计算机图像处理的历史v了解数字图像的常用名词与概念了解数字图像的常用名词与概念v了解了解计算机图像的压缩和文件格式计算机图像的压缩和文件格式本讲概述本讲概述现在学习的是第2页,共54页数字图像处理技术,是指针对数字化图形图像,借助计算机为代数字图像处理技术,是指针对数字化图形图像,借助计算机为代表的辅助工具,进行数字编辑创作的过程。表的辅助工具,进行数字编辑创作的过程。数字图像处理技术,也是一门方兴未艾的实用技术,其
2、应用领域不断发数字图像处理技术,也是一门方兴未艾的实用技术,其应用领域不断发展与扩大。就目前而言,其主要的行业应用有:平面设计,网页设计,展与扩大。就目前而言,其主要的行业应用有:平面设计,网页设计,广告,艺术,影视,摄影,印刷,动漫,教育,医疗,科研等。范围相广告,艺术,影视,摄影,印刷,动漫,教育,医疗,科研等。范围相当的广泛。当的广泛。数字图像处理技术概述数字图像处理技术概述现在学习的是第3页,共54页本门本门课程内容课程内容主要讨论平面数字图像的处理技巧,了解数字化主要讨论平面数字图像的处理技巧,了解数字化图形图形图图像的特点,熟悉计算机图像的使用环境,掌握以像的特点,熟悉计算机图像的
3、使用环境,掌握以AdobePhotoshop为代表的数字图像处理软件,达到独立编辑处理平面数字图像的能力为代表的数字图像处理软件,达到独立编辑处理平面数字图像的能力。本课程特点本课程特点现在学习的是第4页,共54页计算机在图形方面的应用,比起计算机在数学计算方面计算机在图形方面的应用,比起计算机在数学计算方面的应用要晚得多,由于图形设计要求有较高的色彩还原度,的应用要晚得多,由于图形设计要求有较高的色彩还原度,真彩色的显示方式,高质量、方便而廉价的输出设备,因此真彩色的显示方式,高质量、方便而廉价的输出设备,因此对计算机的要求相对较高。真正满足数字图像处理应用的环对计算机的要求相对较高。真正满
4、足数字图像处理应用的环境,至今不过才几年时间。所以,计算机在图像方面的应用境,至今不过才几年时间。所以,计算机在图像方面的应用普及时间并不长,我们可以将计算机在图形方面的应用分为普及时间并不长,我们可以将计算机在图形方面的应用分为五个阶段:五个阶段:计算机图形应用的发展历史计算机图形应用的发展历史现在学习的是第5页,共54页80年代中期,计算机在图形方面的运用开始推广,此时主要用年代中期,计算机在图形方面的运用开始推广,此时主要用于工程制图和数学线性图,于工程制图和数学线性图,此时的处理特点,是以线和点为主的图形,而色彩等参数此时的处理特点,是以线和点为主的图形,而色彩等参数常常被忽略,只需要
5、满足客户在准确度方面的要求就行。常常被忽略,只需要满足客户在准确度方面的要求就行。操作者主要是一些工程计算机专业人员,在设计过程中需要操作者主要是一些工程计算机专业人员,在设计过程中需要相当的计算机硬件方面的知识,需要编制程序,熟悉图形学,熟相当的计算机硬件方面的知识,需要编制程序,熟悉图形学,熟悉数学,实现复杂,也不方便。悉数学,实现复杂,也不方便。(一)辅助设计阶段(一)辅助设计阶段计算机图形应用的发展历史计算机图形应用的发展历史现在学习的是第6页,共54页80年代中后期,随着微型机的大批上市和普及,软件也开年代中后期,随着微型机的大批上市和普及,软件也开始不断丰富,虽然这是还是单显的天下
6、,但已经有不少的学习始不断丰富,虽然这是还是单显的天下,但已经有不少的学习用和游戏用软件出现。当时微机中的主打型是用和游戏用软件出现。当时微机中的主打型是8位机位机APPLE机,图形主要应用在游戏画面和教学画面的绘制上,这些图形机,图形主要应用在游戏画面和教学画面的绘制上,这些图形主要是矢量图形,由程序控制,也主要由程序绘制,编程者要主要是矢量图形,由程序控制,也主要由程序绘制,编程者要求掌握一定的求掌握一定的C、BASIC、汇编等程序语言的知识。、汇编等程序语言的知识。(二)图形应用的初级阶段(二)图形应用的初级阶段计算机图形应用的发展历史计算机图形应用的发展历史现在学习的是第7页,共54页
7、到了到了80年代末,随着光笔、鼠标的运用,特别是后来视窗类年代末,随着光笔、鼠标的运用,特别是后来视窗类软件的出现,出现了良好的人机交互界面,美术工作者不再需要软件的出现,出现了良好的人机交互界面,美术工作者不再需要学编程,给不是专业计算机程序员的人们带来了福音。热升华、学编程,给不是专业计算机程序员的人们带来了福音。热升华、蜡转印、彩色激光等高质量的输出设备陆续出现。图形的输出问蜡转印、彩色激光等高质量的输出设备陆续出现。图形的输出问题也得到了较大程度上的解决,彩色显示器开始普遍应用,计算题也得到了较大程度上的解决,彩色显示器开始普遍应用,计算机在图形处理方面的优势开始显现出来。这时候拥有开
8、放式的介机在图形处理方面的优势开始显现出来。这时候拥有开放式的介面的第一批图形软件面市,其中包括面的第一批图形软件面市,其中包括CorelDRAW1、Freehand、Photoshop1、Dimensions等,广告和排版企业开始大规模的等,广告和排版企业开始大规模的采用计算机进行平面设计,但这时的计算机主要是采用计算机进行平面设计,但这时的计算机主要是MAC机。机。计算机图形应用的发展历史计算机图形应用的发展历史(三)平面设计的初级阶段(三)平面设计的初级阶段现在学习的是第8页,共54页90年代初,随着计算机价格的不断下降和配置的不断提高,年代初,随着计算机价格的不断下降和配置的不断提高,
9、PC已经能够完全胜任平面设计的工作,因此平面设计开始除去神已经能够完全胜任平面设计的工作,因此平面设计开始除去神秘面纱,得以普及,一般用户都可以使用这些专业软件进行创秘面纱,得以普及,一般用户都可以使用这些专业软件进行创作。同时三维立体图或三维动画软件也开始在国内运用起来,作。同时三维立体图或三维动画软件也开始在国内运用起来,形成了平面和三维图形图像设计的各自风格。形成了平面和三维图形图像设计的各自风格。(四)平面设计的普及阶段(四)平面设计的普及阶段计算机图形应用的发展历史计算机图形应用的发展历史现在学习的是第9页,共54页 到了到了90年代中后期,计算机技术有了很大的发展,多媒年代中后期,
10、计算机技术有了很大的发展,多媒体技术开始普遍应用,加之网络技术的日臻完善,计算机已体技术开始普遍应用,加之网络技术的日臻完善,计算机已经由单一的平面设计走向了动画、音乐相结合的多媒体时代。经由单一的平面设计走向了动画、音乐相结合的多媒体时代。这时候的计算机图形软件更加丰富,但划分也就更加细致,这时候的计算机图形软件更加丰富,但划分也就更加细致,也就是说专业性更强了,各个方面都有很出色的软件新产品。也就是说专业性更强了,各个方面都有很出色的软件新产品。同时对软件的使用人员素质,也有了越来越高的要求。同时对软件的使用人员素质,也有了越来越高的要求。(五)(五)多媒体技术广泛运用的阶段多媒体技术广泛
11、运用的阶段计算机图形应用的发展历史计算机图形应用的发展历史现在学习的是第10页,共54页了解平面设计的特点了解平面设计的特点 l平面设计的基本概念平面设计的基本概念 平面设计是将不同的设计元素,按照一定的规则在版面上进行编排。在平面上体现不同的设计空间感,通过元素的组合实现二维甚至三维的空间感,这些元素的组合对人的视觉引导作用形成的幻觉空间。l平面设计的特点平面设计的特点 平面设计作为视觉传达艺术的一种,通过平面设计进行有特征的宣传,具有视觉表现的特征。将特定的物体通过某种方式转换为视觉元素,形成平面设计画面。l平面设计的媒介类型平面设计的媒介类型 平面设计主要分为平面广告设计和平面艺术设计是
12、以一种平面的方式进行信息的传递,通常采用印刷、喷绘与写真、网页等作为宣传媒介。主要包括数码写真、书籍印刷类广告、路牌喷绘广告以及网页设计等,采用不同的媒介对所广告的信息进行传达。现在学习的是第11页,共54页平面设计中各元素的重要表现平面设计中各元素的重要表现 掌握平面设计中各个元素的构成与表现,可以帮助设计师更完善的完成平面设计作品。平面设计主要由色彩、文字、图片3元素构成,形成具有视觉表现力的平面设计作品 l平面设计中色彩的表现平面设计中色彩的表现 所谓色彩,在自然界中色彩是一种概念,色彩是一种客观现象的存在。现在学习的是第12页,共54页l平面设计中文字的表现平面设计中文字的表现 文字在
13、平面设计中常以点、线、面的形式存在,具有极强的灵活性,也是信息传达最直接的表现方式。现在学习的是第13页,共54页l平面设计中图片的表现平面设计中图片的表现 图形作为一种视觉表现形态,在平面设计中具有语言信息的表达特征,如三角形具有稳定、顽强的视觉感受;六角形即不是圆形也不是方形,具有平稳、灵活的视觉感受。现在学习的是第14页,共54页矢量图是用一系列计算机指令来表示一幅图,如画点、画线、画曲线、矢量图是用一系列计算机指令来表示一幅图,如画点、画线、画曲线、画圆、画矩形等。画圆、画矩形等。矢量图特点:易于修改、文件小、不宜用于复杂图像矢量图特点:易于修改、文件小、不宜用于复杂图像一、矢量图与位
14、图一、矢量图与位图注意:矢量图与位图如何转换注意:矢量图与位图如何转换位图也叫点阵图,是把一幅彩色图分成许多的位图也叫点阵图,是把一幅彩色图分成许多的像素像素,每个像素,每个像素用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。用若干个二进制位来指定该像素的颜色、亮度和属性。位图特点:不宜修改、文件大、显示速度快位图特点:不宜修改、文件大、显示速度快常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第15页,共54页(1)(1)图像图像(image):是指从现实世界中通过从现实世界中通过数字化设备数字化设备获取的图像获取的图像,称为取样图像(sampled image)或 点阵图像(dot matrix
15、image)或 位图图像(bitmap image)简称图像(image)。(2)(2)图形图形(graphics):是指指使用计算机合成的图像使用计算机合成的图像(synthetic image),称为矢量图形(vector graphics),简称图形。图形。现在学习的是第16页,共54页现在学习的是第17页,共54页(1)(1)图像的获取图像的获取 从现实世界中获得数字图像的过程,实质上是模拟信从现实世界中获得数字图像的过程,实质上是模拟信号的数字化过程。号的数字化过程。(2)(2)获取的步骤:获取的步骤:图像的获取图像的获取图像的数字化图像的数字化图像的数字化图像的数字化分色分色分色分
16、色取样取样取样取样量量量量 化化化化量量量量 化化化化量量量量 化化化化数数数数 字字字字 图图图图 像像像像R RG GB B扫描扫描扫描扫描模模模模 拟拟拟拟 图图图图 像像像像将画面划分成将画面划分成将画面划分成将画面划分成mnmn各网格各网格各网格各网格将取样点的颜色分成将取样点的颜色分成将取样点的颜色分成将取样点的颜色分成三基色三基色三基色三基色(R(R、GG、B)B)测量每个取样点的每测量每个取样点的每测量每个取样点的每测量每个取样点的每个分量的亮度值个分量的亮度值个分量的亮度值个分量的亮度值对每个取样点的亮度对每个取样点的亮度对每个取样点的亮度对每个取样点的亮度值用数字量表示值用
17、数字量表示值用数字量表示值用数字量表示:是对静止图像的表示:是对静止图像的表示:是对静止图像的表示:是对静止图像的表示现在学习的是第18页,共54页(1)(1)数字图像获取设备数字图像获取设备 是指从现实世界获得数字图像过程中所使用的设备(2)(2)设备的功能设备的功能 将现实的景物输入到计算机内并以图像的形式表示(3)(3)设备的分类设备的分类2D图像获取设备:只能对图片或景物的2D投影进行数字化。如扫描仪、数码相机等3D图像获取设备:能获取包括深度信息在内的3D景物的信息。如3D扫描仪数字图像获取设备数字图像获取设备数字图像获取设备数字图像获取设备现在学习的是第19页,共54页二、色彩深度
18、,单色图、灰度图与彩色图二、色彩深度,单色图、灰度图与彩色图色彩深度也叫图像深度,是指描述图像中每个像素的数据所占色彩深度也叫图像深度,是指描述图像中每个像素的数据所占的位数。图像中的每一个像素对应的数据通常可以是一位的位数。图像中的每一个像素对应的数据通常可以是一位(bit)或多位字节,用来存放该像素点的颜色、亮度等信息。)或多位字节,用来存放该像素点的颜色、亮度等信息。因此如果数据位数越多,所对应的颜色种数也就越多。因此如果数据位数越多,所对应的颜色种数也就越多。单色图像:只有黑白两中颜色单色图像:只有黑白两中颜色灰度图:图像的画面由白到黑共灰度图:图像的画面由白到黑共256级色度组成级色
19、度组成,即从白即从白,淡灰淡灰,浅灰浅灰,中中灰灰.一直到黑一直到黑,共有共有256级级,即即2的的8次方次方.比如黑白照片比如黑白照片.彩色图像:可按照颜色的数目来划分:如真彩色图、彩色图像:可按照颜色的数目来划分:如真彩色图、256色图、色图、16位位彩色图彩色图,24位真彩一共有位真彩一共有256*256*256=1670万种颜色万种颜色.常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第20页,共54页三、分辨率三、分辨率1 1、简介、简介分辨率是和图像相关的一个重要概念,分辨率是和图像相关的一个重要概念,表示表示图像数字信息的数像数字信息的数量或密度,量或密度,它是衡量图像细节表现力的技术参
20、数它是衡量图像细节表现力的技术参数,与像素和网格,与像素和网格特性有着直接的特性有着直接的联系。系。分辨率的种类有很多,其含义也各不相同。分辨率的种类有很多,其含义也各不相同。常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第21页,共54页2 2、图像分辨率、图像分辨率是指图像中存储的信息量。是指图像中存储的信息量。这种分辨率有多种衡量方法,典型的是以每英寸的像素数(这种分辨率有多种衡量方法,典型的是以每英寸的像素数(PPIPPI)来)来衡量。图象分辨率和图象尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量,衡量。图象分辨率和图象尺寸的值一起决定文件的大小及输出质量,该值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。该
21、值越大图形文件所占用的磁盘空间也就越多。常规概念和名词常规概念和名词三、分辨率三、分辨率现在学习的是第22页,共54页(二)图象分辨率(二)图象分辨率图图一:一:30ppi30ppi 图图二:二:300ppi300ppi图图三:三:伪伪300ppi300ppi 思考:为什么要用高分辨率的数码相机思考:为什么要用高分辨率的数码相机 常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第23页,共54页(三)设备分辨率(三)设备分辨率又称输出分辨率,指的是各类输出设备每英寸上可产生的点又称输出分辨率,指的是各类输出设备每英寸上可产生的点数,如显示器、喷墨打印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。数,如显示器、喷墨打
22、印机、激光打印机、绘图仪的分辨率。这种分辨率通过这种分辨率通过DPIDPI来衡量,目前,来衡量,目前,PCPC显示器的设备分辨率在显示器的设备分辨率在6060至至120DPI120DPI之间。而打印设备的分辨率则在之间。而打印设备的分辨率则在360360至至1440DPI1440DPI之间。之间。(四)扫描分辨率(四)扫描分辨率指在扫描一幅图象之前所设定的分辨率,它将影响所生成的图象指在扫描一幅图象之前所设定的分辨率,它将影响所生成的图象文件的质量和使用性能,它决定图象将以何种方式显示或打印,文件的质量和使用性能,它决定图象将以何种方式显示或打印,扫描仪的分辨率又分光学分辨率和插值分辨率扫描仪
23、的分辨率又分光学分辨率和插值分辨率,光学分辨率是指光学分辨率是指扫描仪的实际分辨率。扫描仪的实际分辨率。常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第24页,共54页(五)显示分辨率(五)显示分辨率显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如,显示分辨率显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目。例如,显示分辨率为为640480表示显示屏分成表示显示屏分成480行,每行显示行,每行显示640个像素,整个显示屏个像素,整个显示屏就含有就含有307200个显像点。屏幕能够显示的像素越多,说明显示设个显像点。屏幕能够显示的像素越多,说明显示设备的分辨率越高,显示的图像质量也就越高。在计算机上,显示备
24、的分辨率越高,显示的图像质量也就越高。在计算机上,显示分辨率可人为设定。分辨率可人为设定。常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第25页,共54页(六)图像分辨率的选择(六)图像分辨率的选择思考:报纸、商业印刷和户外的喷绘是如何选择分辨率的。思考:报纸、商业印刷和户外的喷绘是如何选择分辨率的。一般情况下,图象分辨率应该是网幕频率的一般情况下,图象分辨率应该是网幕频率的2 2倍,这是目前中国倍,这是目前中国大多数输出中心和印刷厂都采用的标准。然而实际上,图象分辨率应大多数输出中心和印刷厂都采用的标准。然而实际上,图象分辨率应该是网幕频率的该是网幕频率的1.51.5倍,具体到不同的图象本身,情况
25、也各不相同。倍,具体到不同的图象本身,情况也各不相同。常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第26页,共54页(七)像素总量和文件大小(七)像素总量和文件大小像素像素总总量:量:像素像素总总量量=宽宽度度*高度(以像数点高度(以像数点计计算)算)例如:例如:1024*768=7864321024*768=786432个像素个像素文件大小:文件大小:文件大小文件大小=像素像素总总量量*色彩深度色彩深度(bytebyte)常规概念和名词常规概念和名词现在学习的是第27页,共54页 丰富多样的颜色可以分成两个大类:丰富多样的颜色可以分成两个大类:无彩色系无彩色系有彩色系有彩色系色彩的种类色彩的种类
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